在一項新的研究中，美國加州大學爾灣分校表觀遺傳學與代謝中心主任Paolo Sassone-Corsi和同事們揭示出作為生理衰老(physiological aging)的結果，生物鍾(或者說晝夜節律)如何發生變化。這種生物鍾控製的直接與這種衰老過程相關聯的通路是建立在細胞內高效的能量代謝的基礎上的。相關研究結果發表在2017年8月10日的Cell期刊上，論文標題為“Circadian Reprogramming in the Liver Identifies Metabolic Pathways of Aging”。

        Sassone-Corsi團隊獲得相同的一組小鼠在6個月大和18個月大時的肝髒組織樣品，隨後開展測試。細胞內的能量代謝處於精準的生物鍾控製之下。

        這些研究人員發現盡管在較老小鼠的生物鍾控製的代謝係統中，這種24小時周期(24-hour cycle)仍然是相同的，但是基於細胞的能量使用，開啟和關閉基因的生物種機製發生顯著的變化。簡而言之，較老的細胞低效率地加工能量。

        Sassone-Corsi說，“這種機製在年輕的小鼠中發揮良好，但是它在年老的小鼠中基本上失效了。”

        然而，在第二組年老小鼠中，在6個月內給這些小鼠喂食卡路裏減少30%的飲食之後，這些研究人員發現細胞內的能量加工遠不隻是保持不變。

        Sassone-Corsi說，“事實上，熱量限製(或者說卡路裏限製)通過以一種最為強效的方式讓生物鍾恢複年輕而發揮作用。在這種情形下，一種良好的生物鍾意味著良好的抗衰老。”

        合作證實

        在發表在同期Cell期刊上的另一項標題為“Aged Stem Cells Reprogram Their Daily Rhythmic Functions to Adapt to Stress”的研究中，來自西班牙巴塞羅那生物醫學研究所的Salvador Aznar Benitah團隊與Sassone-Corsi團隊合作測試了生物鍾在來自年輕小鼠和年老小鼠的皮膚幹細胞中的運轉情況。他們也發現低熱量飲食維持了大多數年輕的生物鍾功能。

        Aznar Benitah說，“這種低熱量飲食極大地阻止生理衰老的影響。讓幹細細胞保持‘年輕’是比較重要的，這是因為這些細胞最終更新和維持著組織中的非常明顯的晝夜周期。吃得更少似乎阻止組織衰老，因此阻止幹細胞重編程它們的生物鍾活性。”

        根據加州大學爾灣分校的研究人員和巴塞羅那生物醫學研究所的研究人員的說法，這兩項研究能夠有助解釋低熱量飲食如何延緩小鼠衰老。這些結果對人類衰老的影響可能是非常深遠的。

        這些研究人員說，進一步研究代謝為何在幹細胞衰老過程中發揮著如此重要的作用是比較重要的，而且一旦鑒定出促進或延緩衰老的生物鍾關聯性，就有可能開發出能夠調節這種生物鍾關聯性的療法。

        在之前的果蠅研究中，人們已證實低熱量飲食能夠延長壽命，但是這兩項新的研究是首次證實熱量限製影響身體生物鍾參與細胞中的衰老過程。

        Sassone-Corsi說，“這些研究揭示出控製衰老的細胞通路。這些發現從藥物角度清楚地解釋了如何控製衰老。”

        生物鍾關聯

        Sassone-Corsi和他的同事們在大約10年前首次證實了生物鍾和代謝之間存在的關聯，鑒定出了一種被稱作SIRT1的生物鍾蛋白酶發揮作用的代謝通路。SIRT1檢測細胞中的能量水平;它的活性受到細胞消耗多少營養物的調節。此外，它有助細胞抵抗氧化應激和輻射誘導的應激。SIRT1也與炎性反應、糖尿病和衰老存在關聯。(生物穀 Bioon.com)

        參考資料：

        Shogo Sato, Guiomar Solanas, Francisca Oliveira Peixoto et al.Circadian Reprogramming in the Liver Identifies Metabolic Pathways of Aging. Cell, 10 August 2017, 170(4):664–677, doi:10.1016/j.cell.2017.07.042

        Shogo Sato, Guiomar Solanas, Francisca Oliveira Peixoto et al.Aged Stem Cells Reprogram Their Daily Rhythmic Functions to Adapt to Stress. Cell, 10 August 2017, 170(4):678–692, doi:10.1016/j.cell.2017.07.035